JP2023098452A - Heat sink structure and manufacturing method of heat sink used for the same - Google Patents
Heat sink structure and manufacturing method of heat sink used for the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023098452A JP2023098452A JP2021215222A JP2021215222A JP2023098452A JP 2023098452 A JP2023098452 A JP 2023098452A JP 2021215222 A JP2021215222 A JP 2021215222A JP 2021215222 A JP2021215222 A JP 2021215222A JP 2023098452 A JP2023098452 A JP 2023098452A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat sink
- flow
- plate
- peaks
- valleys
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 14
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 13
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、コルゲート型のヒートシンクを備える強制流動タイプのヒートシンク構造、および該ヒートシンクの製造方法に関する。 The present invention relates to a forced flow type heat sink structure with a corrugated heat sink and a method for manufacturing the heat sink.
従来、強制流動させる冷却用流体の流路内に配設するコルゲート型のヒートシンクについて、山部と谷部の間の中間壁部に切り起こし片からなるルーバを設け、流動する冷却用流体(冷却媒体)をルーバに沿って旋回させて温度分布を均一化させるようにしたパワーモジュール用ヒートシンクが提案されている(特許文献1参照)。 Conventionally, in a corrugated heat sink arranged in a flow path of a cooling fluid to be forcibly flowed, a louver made of cut-and-raised pieces is provided on an intermediate wall portion between peaks and troughs so that the flowing cooling fluid (cooling A heat sink for a power module has been proposed in which a medium is swirled along a louver to make the temperature distribution uniform (see Patent Document 1).
しかしながら、冷却用流体の流量にもよるが、前記切り起こし片からなるルーバによって流動が妨げられることに起因し、とくに山部内側は熱がこもりやすく、却って冷却性能が悪化する可能性がある。また、ルーバを形成する加工は難しく、製造コストも上昇するという問題もあった。 However, depending on the flow rate of the cooling fluid, the flow is obstructed by the louvers formed of the cut-and-raised pieces, and heat is likely to be trapped inside the ridges, which may rather deteriorate the cooling performance. Moreover, there is also the problem that the processing for forming the louver is difficult and the manufacturing cost increases.
そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、コルゲート型のヒートシンクを備える強制流動タイプのヒートシンク構造について、製造が容易でコストを抑えることができ、且つ優れた冷却性能が得られるヒートシンク構造を提供する点にある。 Therefore, in view of the above-mentioned circumstances, the present invention aims to solve the problem by providing a forced flow type heat sink structure having a corrugated heat sink, which is easy to manufacture, can reduce costs, and provides excellent cooling performance. It is to provide a heat sink structure that can be
本発明は、以下の発明を包含する。
(1) 冷却用流体を流動させる流動手段と、冷却用流体の流動方向に延びる複数の山部及び谷部が、前記流動方向と直交する方向に交互に並んで設けられた金属板からなるコルゲート型のヒートシンクとを備え、前記ヒートシンクは、前記山部の内側及び前記谷部の内側に、前記流動方向の上流側から下流側に向かって延びる流通路がそれぞれ形成され、前記山部の内側の前記流通路の少なくとも途中部に、前記下流側に位置する流通路の断面積を前記上流側よりも絞って前記冷却用流体の流速を増大させる流速増大部が設けられているヒートシンク構造。
The present invention includes the following inventions.
(1) A corrugated metal plate having flow means for flowing a cooling fluid and a plurality of peaks and troughs extending in the flow direction of the cooling fluid alternately arranged in a direction orthogonal to the flow direction. a heat sink of a mold, wherein the heat sink has flow passages extending from the upstream side to the downstream side in the flow direction inside the ridges and inside the troughs, respectively; A heat sink structure, wherein a flow velocity increasing portion is provided in at least an intermediate portion of the flow path for increasing the flow velocity of the cooling fluid by narrowing the cross-sectional area of the flow path located on the downstream side to that on the upstream side.
(2) 前記流速増大部は、前記流通路を構成する前記山部の左右側壁同士が、前記上流側の位置よりも下流側の位置の方が近づいて構成されることにより断面積が絞られている(1)記載のヒートシンク構造。 (2) The cross-sectional area of the flow velocity increasing portion is narrowed by forming the left and right side walls of the mountain portion forming the flow passage closer to each other on the downstream side than on the upstream side. The heat sink structure according to (1).
(3) 前記上流側の位置よりも下流側の位置の方が、前記山部の頂部の左右幅が狭くなるように形状変化しており、これにより前記左右側壁同士が近づいて構成されている(2)記載のヒートシンク構造。 (3) The shape is changed so that the left and right widths of the peaks of the mountain portions are narrower at the position on the downstream side than at the position on the upstream side. (2) The heat sink structure described.
(4) 前記上流側の位置よりも下流側の位置の方が、前記山部の左右側壁の下端部を互いに近づけて配置され、これにより前記左右側壁同士が近づいて構成されている(2)記載のヒートシンク構造。 (4) Lower ends of the left and right side walls of the peak portion are arranged closer to each other at the position on the downstream side than at the position on the upstream side. Heat sink construction as described.
(5) 冷却用流体を流動させる流動手段と、冷却用流体の流動方向に延びる複数の山部及び谷部が、前記流動方向と直交する方向に交互に並んで設けられた金属板からなるヒートシンクとを備え、前記ヒートシンクは、前記山部及び谷部が設けられた金属板からなる第1のヒートシンク板及び第2のヒートシンク板とを有し、前記第1のヒートシンク板および第2のヒートシンク板の前記山部同士、谷部同士を上下に重ねることで、前記第1のヒートシンク板の各山部とこれに対応する第2のヒートシンクの各山部との間に、前記流動方向の上流側から下流側に向かって延びる山部間流通路がそれぞれ形成され、且つ前記第1のヒートシンク板の各谷部とこれに対応する第2のヒートシンクの各谷部との間に、前記流動方向の上流側から下流側に向かって延びる谷部間流通路がそれぞれ形成され、前記第1のヒートシンク板及び第2のヒートシンク板が、前記上下に重ねる深さを上流側の位置よりも下流側の位置が深くなるように流動方向に沿って斜めに重ねて配置され、これにより上下の山部の上部同士、谷部の底部同士が次第に近づき、前記山部間流通路および谷部間流通路は、いずれも下流側に位置する断面積が上流側よりも絞られて前記冷却用流体の流速を増大させる流速増大部として構成されているヒートシンク構造。 (5) Flowing means for flowing cooling fluid, and a heat sink comprising a metal plate in which a plurality of peaks and valleys extending in the flow direction of the cooling fluid are alternately arranged in a direction orthogonal to the flow direction. wherein the heat sink has a first heat sink plate and a second heat sink plate made of a metal plate provided with the peaks and valleys, and the first heat sink plate and the second heat sink plate By vertically overlapping the peaks and valleys of the first heat sink plate and the corresponding peaks of the second heat sink, the upstream side in the flow direction and between each trough of the first heat sink plate and each corresponding trough of the second heat sink in the flow direction. Flow passages between valleys extending from the upstream side to the downstream side are respectively formed, and the first heat sink plate and the second heat sink plate are positioned at a position downstream from the position at the upstream side with respect to the depth of the vertically overlapping. are obliquely stacked along the flow direction so that the flow direction becomes deeper, so that the tops of the upper and lower peaks and the bottoms of the valleys gradually approach each other, and the flow passage between the peaks and the flow passage between the valleys are: A heat sink structure configured as a flow velocity increasing portion for increasing the flow velocity of the cooling fluid by narrowing the cross-sectional area located on the downstream side than on the upstream side.
以上にしてなる本願発明に係るヒートシンク構造は、とくに熱がこもりやすい山部の内側の流通路の少なくとも途中部に、下流側に位置する流通路の断面積を上流側よりも絞って冷却用流体の流速を増大させる流速増大部が設けられているので、冷却用流体が前記流通路を流動する際に、吸熱に寄与する山部内面付近を通過する単位時間あたりの流量が増加する。すなわち、側壁の近傍により多くの冷却用流体を効率よく集めて吸熱させることができ、放熱の効率を高めることができる。また、このような流速増大部は山部の形状を加工するだけの簡単な加工で実現することが可能であり、製造コストの増大化も抑えることができる。 In the heat sink structure according to the present invention, the cross-sectional area of the flow passage located on the downstream side is narrower than that on the upstream side at least in the middle of the flow passage on the inside of the crest where heat is likely to accumulate, and the cooling fluid is supplied to the cooling fluid. Therefore, when the cooling fluid flows through the flow path, the flow rate per unit time passing near the inner surface of the crest that contributes to heat absorption increases. That is, a large amount of the cooling fluid can be efficiently collected in the vicinity of the side wall to absorb heat, and the efficiency of heat dissipation can be improved. Moreover, such a flow velocity increasing portion can be realized by a simple process of only processing the shape of the ridges, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
ここで、前記流速増大部が、前記流通路を構成する前記山部の左右側壁同士が、前記上流側の位置よりも下流側の位置の方が近づいて構成されることにより断面積が絞られているものでは、このような形態は山部左右側壁をプレス加工して容易に加工することが可能であり、製造コストの増大化を抑えつつ容易に実現できるとともに、当該流通路を通過する冷却用流体は前記流速増大部によって山部内面に押し付けられるように寄せられて該内面から熱を効率よく吸熱し、放熱の効率を増大することができる。 Here, the cross-sectional area of the flow velocity increasing portion is narrowed by forming the left and right side walls of the mountain portion forming the flow passage closer to each other on the downstream side than on the upstream side. In such a case, such a form can be easily processed by pressing the left and right side walls of the peak, and can be easily realized while suppressing an increase in manufacturing costs. The fluid is pushed against the inner surface of the mountain portion by the flow velocity increasing portion so as to efficiently absorb heat from the inner surface, thereby increasing the efficiency of heat release.
とくに、前記上流側の位置よりも下流側の位置の方が、前記山部の頂部の左右幅が狭くなるように形状変化しており、これにより前記左右側壁同士が近づいて構成されているものでは、このような形態は一旦流通路の全長にわたって同じ断面形状の山部を形成した後に、左右の側壁を下流側ほど大きく寄せるようにプレス加工することで容易に実現することが可能であり、コスト増加を避けることができるとともに、流動方向に沿って山部内壁の表面積が同じままで流速を増すことができ、優れた冷却効率を得ることができる。 In particular, the shape is changed so that the lateral width of the top of the mountain portion becomes narrower at the position on the downstream side than at the position on the upstream side. However, such a form can be easily realized by once forming peaks of the same cross-sectional shape over the entire length of the flow path, and then pressing the left and right side walls so that they are brought closer to the downstream side. An increase in cost can be avoided, and the flow velocity can be increased while the surface area of the crest inner wall remains the same along the flow direction, resulting in excellent cooling efficiency.
また、前記上流側の位置よりも下流側の位置の方が、前記山部の左右側壁の下端部を互いに近づけて配置され、これにより前記左右側壁同士が近づいて構成されているものでは、このような形態は一旦流通路の全長にわたって同じ断面形状の山部、谷部を形成した後に、下流側の隣接する山部同士を近づける(結果、谷部同士も近づく)ように変形させるだけで、プレス加工等することなく容易に実現することが可能であり、コスト増加を避けることができる。また、このようなヒートシンクは、山部内面だけでなく谷部内面も下流側ほど断面積が小さくなり、谷部内面にも流速増大部が構成されるため、冷却効率をより高めることができる。さらに、このようなヒートシンクも、流動方向に沿って山部内壁および谷部内壁の表面積がそれぞれ同じままで流速を増すことができ、優れた冷却効率を得ることができる。 Further, the lower ends of the left and right side walls of the peak portion are arranged closer to each other at the position on the downstream side than at the position on the upstream side. Such a form can be obtained by once forming peaks and valleys of the same cross-sectional shape over the entire length of the flow path, and then deforming so that the neighboring peaks on the downstream side are brought closer to each other (as a result, the valleys are also closer to each other). It can be easily realized without press work or the like, and an increase in cost can be avoided. Further, in such a heat sink, not only the inner surface of the peak but also the inner surface of the valley have a smaller cross-sectional area toward the downstream side, and the inner surface of the valley also has a flow velocity increasing portion, so that the cooling efficiency can be further improved. In addition, such a heat sink can also increase the flow velocity while maintaining the same surface area of the inner walls of the peaks and the inner walls of the valleys along the direction of flow, resulting in excellent cooling efficiency.
また、山部及び谷部が設けられた金属板からなる第1のヒートシンク板及び第2のヒートシンク板とを有し、前記第1のヒートシンク板および第2のヒートシンク板の前記山部同士、谷部同士を上下に重ねることで、前記第1のヒートシンク板の各山部とこれに対応する第2のヒートシンクの各山部との間に、前記流動方向の上流側から下流側に向かって延びる山部間流通路がそれぞれ形成され、且つ前記第1のヒートシンク板の各谷部とこれに対応する第2のヒートシンクの各谷部との間に、前記流動方向の上流側から下流側に向かって延びる谷部間流通路がそれぞれ形成され、前記第1のヒートシンク板及び第2のヒートシンク板が、前記上下に重ねる深さを上流側の位置よりも下流側の位置が深くなるように流動方向に沿って斜めに重ねて配置され、これにより上下の山部の上部同士、谷部の底部同士が次第に近づき、前記山部間流通路および谷部間流通路は、いずれも下流側に位置する断面積が上流側よりも絞られて前記冷却用流体の流速を増大させる流速増大部として構成されているヒートシンク構造では、冷却用流体が前記山部間流通路および谷部間流通路をそれぞれ流動する際に、吸熱に寄与する各通路内壁付近を通過する単位時間あたりの流量が増加し、すなわち、各通路内壁の近傍により多くの冷却用流体を効率よく集めて吸熱させることができ、放熱の効率を高めることができる。また、このような形態はコルゲート状に加工した第1のヒートシンク板および第2のヒートシンク板を重ねて配置させるだけで、各ヒートシンク板をプレス加工したり変形させる等することなく容易に実現することが可能で、コスト増加を避けることができる。 The first heatsink plate and the second heatsink plate are made of a metal plate provided with peaks and valleys, and the peaks and valleys of the first heatsink plate and the second heatsink plate are separated from each other. By stacking the portions vertically, the heat sink extends from the upstream side to the downstream side in the flow direction between each peak portion of the first heat sink plate and each corresponding peak portion of the second heat sink plate. Flow passages between peaks are respectively formed, and between each valley of the first heat sink plate and each corresponding valley of the second heat sink, from the upstream side to the downstream side in the flow direction. and the first heat sink plate and the second heat sink plate are stacked in the flow direction such that the depth of the top and bottom stacks is deeper at the downstream side than at the upstream side. , so that the tops of the upper and lower peaks and the bottoms of the valleys gradually approach each other, and the flow passage between the peaks and the flow passage between the valleys are both located on the downstream side In a heat sink structure configured as a flow velocity increasing portion that increases the flow velocity of the cooling fluid by narrowing the cross-sectional area from that of the upstream side, the cooling fluid flows through the flow passages between the peaks and the flow passages between the valleys. In this case, the flow rate per unit time passing through the vicinity of each passage inner wall that contributes to heat absorption increases. Efficiency can be increased. Further, such a form can be easily realized by simply arranging the corrugated first heat sink plate and the second heat sink plate so as to overlap each other without pressing or deforming each heat sink plate. possible and avoid cost increases.
本発明の代表的実施形態にかかるヒートシンク構造s1は、図1~図4に示すように、冷却用流体9を流動させる流動手段1と、冷却用流体9の流動方向に延びる複数の山部3及び谷部4が、前記流動方向と直交する方向に交互に並んで設けられた金属板からなるコルゲート型のヒートシンク2とを備えている。山部3の内側及び谷部4の内側には、流動方向の上流側から下流側に向かって延びる流通路30、40がそれぞれ形成されている。山部3は断面視略逆U字状の部分、谷部4は断面視略U字状の部分をいい、本例では、側壁34は共通とされ、山部3は左右側壁34と頂部(上部)の頂壁33とで構成され、谷部4は左右側壁34と底部(下部)の底壁41とで構成される部分をいう。
As shown in FIGS. 1 to 4, a heat sink structure s1 according to a representative embodiment of the present invention includes a flow means 1 for flowing a
特に、山部3の内側の流通路30の少なくとも途中部に、下流側に位置する流通路30の断面積を上流側よりも絞って冷却用流体9の流速を増大させる流速増大部6が設けられている。このように、熱がこもりがちな山部3の内側の流通路30に流速増大部6が設けられることで、冷却用流体9は流通路30を流動する際、吸熱に寄与する山部3内面付近を通過する単位時間あたりの流量が増加することとなる。すなわち、山部3の側壁34の近傍により多くの冷却用流体9を効率よく集めて該側壁34より熱を吸熱させることができ、放熱の効率を高めることができる。
In particular, at least in the middle of the
流速増大部6は、図1ならびに図2及び図3の断面図に示すように、流通路30を構成する山部3の左右側壁34同士が、上流側の位置よりも下流側の位置の方が近づいて構成されることにより、流通路30の断面積が徐々に絞られることで構成されている。より具体的には、図2及び図3の断面図を比較して分かるように、上流側の位置よりも下流側の位置の方が、山部3の頂部(頂壁33)の左右幅が狭くなるように形状変化し、これにより左右側壁34同士が下流側ほど近づいて構成されている。このような形態によれば、流動方向に沿って山部内壁の表面積(内面面積)が同じまま、流速を増すことができ、優れた冷却効率を得ることができる。
As shown in the cross-sectional views of FIGS. 1 and 2 and 3, the flow
より詳しく説明すれば、流通路30の断面形状が、上流側の矩形から下流側の三角形に変化するに応じて、流通路30の中心点(重心)Oから、流通路30の左右に位置する側壁34,34までの距離の間隔も変化し、図3に示す下流側の位置では、その中心点Oから側壁34,34までの距離が、図2に示す上流側の位置よりも近くなる。したがって、冷却用流体の流速が速くなる下流側において、より多くの冷却用流体を側壁34,34の近傍に効率よく集めて吸熱させることにより、冷却性能を効果的に向上させることができるのである。図6に示すように、側壁34を内側凸に湾曲する形に変化させることで、断面積をさらに絞るように構成したものも好ましい例である。
More specifically, as the cross-sectional shape of the
このようなヒートシンク2は、図5に示すように、流通路の全長にわたって同じ断面形状の山部103および谷部104を有するコルゲート型の板体102を形成した後、該板体102を更にプレス加工する、具体的には山部103の左右の側壁34が下流側ほど大きく寄るようにプレス加工することで、ヒートシンク2を形成する方法により、複雑な設計や加工を必要とすることなく、きわめて容易に加工することができる。板体102には、本出願人がすでに提案している特開2018-129484号公報に記載のコルゲート型のヒートシンク板を利用できる。
As shown in FIG. 5, such a
なお、流速増大部6は、流通路30の全長に亘って形成すること以外に、一部のみに形成することもできる。たとえば図7は、下流側半分の領域にのみ構成すした例を示している。また、徐々に断面積を絞って流速を高めるもの以外に、図8や図9(a)に示すように1又は複数箇所で段差状に断面積を小さくして流速を高めるもことも好ましい例である。さらに、図9(b)、(c)に示すように、流速増大部6の下流側に、断面積を拡大する緩和領域R1を設けたものも、抵抗をなくして流速増大部6における流通を促進できる点で好ましい例である。ここでは徐々に断面積を拡大する例を示したが、段差状に拡大する構造も好ましい。
It should be noted that the flow
本実施形態のヒートシンク2は、上記公報のヒートシンク板と同様、冷却用流体の流動方向、つまり山部3の長さ方向に延びる貫通溝31が、山部3の上辺に設けられ延びる貫通溝31が設けられるとともに、該貫通溝31の開口縁部から上方に起立する一対の起立片32,32が設けられている。この起立片32,32は、金属板をプレス加工することにより、容易かつ低コストに形成することができる。
The
この起立片32は、具体的には、ヒートシンク2の一端部(冷却用流体の供給側)と中間部と他端部(冷却用流体の排出側)とを除く領域において、二つの長い貫通溝31が、山部3の上辺に沿ってその長さ方向に延びるように形成されている(図1参照)。貫通溝31の長さや数、間隔は適宜決めることができ、例えば、山部3の長さ方向に方向に延びる三つ以上の貫通溝を設けてもよいし、一つの貫通溝を設けてもよい。一つ又は二つ以上の山部3を飛ばして貫通溝31および起立片32,32を形成してもよい。貫通溝31および起立片32,32を省略とした構造としてもよい。
Specifically, the standing
このような貫通溝31は、供給される冷却用流体の流量にもよるが、上方に位置する冷たい空気等からなる冷却用流体を、ベンチュリー効果に応じて内部圧力が低下した流通路30内にスムーズに流入させる効果や、流通路30を通れない余分の流体を吸熱させながら排出させることができる効果が期待される。
Depending on the flow rate of the supplied cooling fluid, such a through
なお、本発明のヒートシンク(2)の山部(3)内側の流通路(30)とは、このような貫通溝31の外側の起立片32、32の間の空間などは除外するものとし、その断面積も同じく除外して考える。この場合、貫通溝31が存在する位置では内側の表面積としては減じることになるが、その分、起立片が上方に立ち上がっているため、この起立片を含めれば表面積は流通方向に一定と考えることができるのである。
The flow path (30) inside the ridges (3) of the heat sink (2) of the present invention excludes the space between the
このようなヒートシンク2は、高い熱伝導性を有する銅板又はアルミニュウム板等の金属板より構成される。そして、LED又はCPU等からなる冷却対象物(図示せず)に固定したベース部材5に対して、谷部4の底壁41が密着した状態でカシメや固定ピン51等により固定されている。ベース部材5は、銅板又はアルミニュウム板等の高い熱伝導性を有する素材からなる。ベース部材5を省略し、谷部4の底壁41を図外の冷却対象物に直接、当接させるようにしてもよい。
Such a
流動手段1は、ヒートシンク2の上流側(冷却側流体の入口側)に配置され、山部3及び谷部4に冷却用流体9を送り込む送風ファンや、下流側(出口側)から冷却用流体9を吸引する吸引ファン、さらに必要に応じて設けられる、入口側、出口側の流体流路などから構成される。
The flow means 1 is arranged on the upstream side of the heat sink 2 (inlet side of the cooling-side fluid), and includes a blower fan for sending the cooling
図10~図13は、本発明に係るヒートシンク構造の変形例を示している。この変形例にかかるヒートシンク構造s2のヒートシンク2は、図11及び図12を比較して分かるように、上流側の位置よりも下流側の位置の方が、山部3の左右側壁34の下端部34aを互いに近づけて配置されたものであり、これにより左右側壁34同士が近づいて構成されている。
10-13 show modifications of the heat sink structure according to the present invention. As can be seen by comparing FIGS. 11 and 12, the
このようなヒートシンク2は、図13に示すように、一旦、上述のように流通路の全長にわたって同じ断面形状の山部103および谷部104を有するコルゲート型の板体102を形成した後、下流側の隣接する山部同士を近づける(結果、谷部同士も近づく)ように変形させるだけで、プレス加工等することなく容易に実現することができる。
Such a
このヒートシンク2は、山部3内面だけでなく谷部4内面の流通路40も下流側ほど断面積が小さくなり、谷部4内面にも流速増大部6Aが構成されるため、冷却効率をより高めることができる。さらに、このようなヒートシンク2も、流動方向に沿って山部3内壁および谷部4内壁の表面積がそれぞれ同じままで流速を増すことができ、優れた冷却効率を得ることができる。本例でも流通路の途中部に貫通溝31や起立片32が設けられているが、これらの効果は上述のとおりである。
In this
図14~図17は、本発明に係るヒートシンク構造の他の変形例を示している。この変形例にかかるヒートシンク構造s3のヒートシンク2は、山部3A及び谷部4Aが設けられた金属板からなるコルゲート型の第1のヒートシンク板24と、同様に山部3B及び谷部4Bが設けられた金属板からなるコルゲート型の第2のヒートシンク板25とを、互いにの山部3A,3B同士、谷部4A,4B同士を上下に重ねることで、第1のヒートシンク板24の各山部3Aとこれに対応する第2のヒートシンク板25の各山部3Bとの間に、前記流動方向の上流側から下流側に向かって延びる山部間流通路70がそれぞれ形成され、且つ第1のヒートシンク板24の各谷部4Aとこれに対応する第2のヒートシンク板25の各谷部4Bとの間に、前記流動方向の上流側から下流側に向かって延びる谷部間流通路80がそれぞれ形成されたものである。
14-17 show other variations of the heat sink structure according to the present invention. The
とくに、第1のヒートシンク板24及び第2のヒートシンク板25は、図15及び図16を比較して分かるように、前記上下に重ねる深さ(図中符号L)を上流側の位置よりも下流側の位置の深さが深くなるように流動方向に沿って斜めに重ねて配置され、これにより上下の山部3A,3Bの上部(頂壁33、33)同士、谷部4A,4Bの底部(底壁41、41)同士が下流側に向けて次第に近づき、山部間流通路70および谷部間流通路80は、いずれも下流側に位置する断面積が上流側よりも絞られて冷却用流体9の流速を増大させる流速増大部6、6Aとして構成されている。
In particular, the first
本例のヒートシンク構造s3では、冷却用流体9が山部間流通路70および谷部間流通路80をそれぞれ流動する際に、吸熱に寄与する各通路内壁付近を通過する単位時間あたりの流量が増加し、すなわち、各通路内壁の近傍により多くの冷却用流体を効率よく集めて吸熱させることができ、放熱の効率を高めることができる。
In the heat sink structure s3 of this example, when the cooling
また、このようなヒートシンク2は、図17に示すように、コルゲート状に加工した第1のヒートシンク板24および第2のヒートシンク板25を上下に重ねて配置させるだけで、各ヒートシンク板をプレス加工したり変形させる等することなく、容易に実現することが可能で、コスト増加を避けることができる。
In addition, as shown in FIG. 17, such a
なお、本例では、下方の第1のヒートシンク板24に、上述した各例と同様、山部3Aの長さ方向に延びる貫通溝31と起立片32,32とが設けられている(図17参照)。一方、上方の第2ヒートシンク板24には、前記貫通溝31及び起立片32,32が設けられておらず、山部3の上辺が頂壁33により閉塞されている。
In this example, the lower first
なお、下方に位置する第1のヒートシンク板24の山部3Aに設けられた貫通溝31及び起立片32,32を省略することも可能である。しかし、第1のヒートシンク板24の山部3Aに貫通溝31及び起立片32,32を設けた場合には、第1のヒートシンク板24の山部3A内側を流動する冷却用流体を、ベンチュリー効果で上側の山部間流通路70内にスムーズに流入させ、熱がこもってしまうことなく、該流通路70を通じて冷却用流体を排出させることができ、効果的である。
It is also possible to omit the through
また、第2のヒートシンク板25の谷部4Bの底部に、下方に突出する起立片及び貫通溝を設ければ、上記谷部間流通路80から当該貫通溝を通じて上方の第2のヒートシンク板25の谷部4B内側の流通路に、冷却用流体を排出したり流入させたりして、熱のこもりをより確実に防止できる点で効果的である。
In addition, if the bottom of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施の例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。たとえば、以上の説明ではヒートシンクを図5に示すようにまずヒートシンク板102をプレス加工してから、さらにプレス等で変形加工する例について説明したが、ヒートシンク板102を経ることなく本発明にかかる流速増大部を備えるヒートシンク2をプレス加工等して製造することも勿論可能である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is by no means limited to these examples, and can of course be embodied in various forms without departing from the gist of the present invention. For example, in the above description, as shown in FIG. Of course, it is also possible to manufacture the
次に、本発明にかかるヒートシンク構造のサンプルである実施例1と、実施例1のヒートシンクを従来からの流速増大部を有しないものとしたサンプルである比較例1について、冷却性能試験を行った結果について説明する。 Next, a cooling performance test was conducted on Example 1, which is a sample of the heat sink structure according to the present invention, and Comparative Example 1, which is a sample in which the heat sink of Example 1 does not have the conventional flow velocity increasing portion. The results will be explained.
(サンプル)
実施例1は、図8に示したヒートシンクを有するものとした。比較例1は、図5の上側に示した変形加工前の状態のものとした。いずれも山部、谷部の長さ、数、板の素材、厚み等を共通とし、ベース部材の上面に設置して行った。
(sample)
Example 1 was assumed to have the heat sink shown in FIG. Comparative Example 1 was in the state before deformation processing shown on the upper side of FIG. In all cases, the length and number of peaks and valleys, the material of the plate, the thickness, etc. were common, and they were installed on the upper surface of the base member.
(試験方法)
ベース部材の下面に冷却対象物としてそれぞれ10ワットのLEDを取り付け、流動手段1の送風量をそれぞれ一定に設定するとともに、室内の温度をそれぞれ25℃に設定した状態で、ベース部材の同一位置における下面温度及び上面温度をそれぞれ測定した。
(Test method)
10-watt LEDs were attached to the lower surface of the base member as objects to be cooled. The bottom surface temperature and the top surface temperature were measured respectively.
(結果)
1分経過した時点で、比較例1は下面温度26.6℃、上面温度26.2℃となり、実施例1は下面温度が25.7℃、上面温度25.1℃となった。また、20分経過した時点で、比較例1は下面温度が37.4℃、上面温度が33.2℃となり、実施例1は下面温度が36.1℃、上面温度30.8℃となった。
(result)
After 1 minute, the lower surface temperature was 26.6°C and the upper surface temperature was 26.2°C in Comparative Example 1, and the lower surface temperature was 25.7°C and the upper surface temperature was 25.1°C in Example 1. After 20 minutes, Comparative Example 1 had a lower surface temperature of 37.4°C and an upper surface temperature of 33.2°C, and Example 1 had a lower surface temperature of 36.1°C and an upper surface temperature of 30.8°C. rice field.
このように、20分経過後で、本発明にかかる実施例1は、比較例1に比べて、下面温度が1.3℃程度低下するとともに、上面温度が2.4℃程度低下することが確認された。これは、実施例1の冷却性能が、下面温度の降下率に換算して3.47%(=1.3℃/37.4℃×100%)程度、比較例よりも向上するとともに、上面温度の降下率に換算して7.22%(=2.4℃/33.2℃×100%)程度、比較例よりも向上したことを意味している。 As described above, in Example 1 according to the present invention, the lower surface temperature decreased by about 1.3° C. and the upper surface temperature decreased by about 2.4° C. as compared with Comparative Example 1 after 20 minutes. confirmed. This is because the cooling performance of Example 1 is about 3.47% (=1.3° C./37.4° C.×100%) in terms of lower surface temperature drop rate, which is higher than that of the comparative example. This means that the rate of temperature drop is about 7.22% (=2.4° C./33.2° C.×100%), which is an improvement over the comparative example.
1 流動手段
2 ヒートシンク
2 第1のヒートシンク板
3 山部
3A,3B 山部
4 谷部
4A,4B 谷部
5 ベース部材
6、6A 流速増大部
9 冷却用流体
24 第1のヒートシンク板
25 第2のヒートシンク板
30、40 流通路
31 貫通溝
32 起立片
33 頂壁
34 側壁
34a 下端部
40 流通路
41 底壁
51 固定ピン
70 山部間流通路
80 谷部間流通路
102 ヒートシンク板
103 山部
104 谷部
R1 緩和領域
s1~s3 ヒートシンク構造
REFERENCE SIGNS
Claims (8)
前記ヒートシンクは、
前記山部の内側及び前記谷部の内側に、前記流動方向の上流側から下流側に向かって延びる流通路がそれぞれ形成され、
前記山部の内側の前記流通路の少なくとも途中部に、前記下流側に位置する流通路の断面積を前記上流側よりも絞って前記冷却用流体の流速を増大させる流速増大部が設けられているヒートシンク構造。 A corrugated heat sink consisting of a flow means for flowing a cooling fluid and a plurality of ridges and troughs extending in the flow direction of the cooling fluid and arranged alternately in a direction perpendicular to the flow direction of the metal plate. and
The heat sink
Flow passages extending from the upstream side to the downstream side in the flow direction are formed inside the peaks and inside the valleys, respectively;
A flow velocity increasing portion is provided in at least a middle portion of the flow path inside the peak portion for increasing the flow velocity of the cooling fluid by narrowing the cross-sectional area of the flow path located on the downstream side compared to that on the upstream side. heatsink structure.
前記ヒートシンクは、
それぞれ前記山部及び谷部が設けられた金属板からなるコルゲート型の第1のヒートシンク板及び第2のヒートシンク板とを有し、
前記第1のヒートシンク板および第2のヒートシンク板の前記山部同士、谷部同士を上下に重ねることで、前記第1のヒートシンク板の各山部とこれに対応する第2のヒートシンクの各山部との間に、前記流動方向の上流側から下流側に向かって延びる山部間流通路がそれぞれ形成され、且つ前記第1のヒートシンク板の各谷部とこれに対応する第2のヒートシンクの各谷部との間に、前記流動方向の上流側から下流側に向かって延びる谷部間流通路がそれぞれ形成され、
前記第1のヒートシンク板及び第2のヒートシンク板が、前記上下に重ねる深さを上流側の位置よりも下流側の位置が深くなるように流動方向に沿って斜めに重ねて配置され、これにより上下の山部の上部同士、谷部の底部同士が次第に近づき、前記山部間流通路および谷部間流通路は、いずれも下流側に位置する断面積が上流側よりも絞られて前記冷却用流体の流速を増大させる流速増大部として構成されているヒートシンク構造。 a flow means for flowing a cooling fluid; and a heat sink made of a metal plate in which a plurality of peaks and valleys extending in a flow direction of the cooling fluid are alternately arranged in a direction orthogonal to the flow direction. ,
The heat sink
Having a corrugated first heat sink plate and a second heat sink plate each made of a metal plate provided with the peaks and the valleys,
By vertically overlapping the ridges and troughs of the first heat sink plate and the second heat sink plate, the ridges of the first heat sink plate and the corresponding ridges of the second heat sink are obtained. between the troughs of the first heat sink plate and the second heat sink corresponding to each of the troughs of the first heat sink plate. An inter-valley flow passage extending from the upstream side toward the downstream side in the flow direction is formed between each valley, and
The first heat sink plate and the second heat sink plate are obliquely stacked along the flow direction so that the depth of the vertically stacked heat sink plate is deeper at the downstream side than at the upstream side, thereby The tops of the upper and lower peaks and the bottoms of the valleys gradually approach each other, and the cross-sectional areas of the flow passages between the peaks and the flow passages between the valleys located on the downstream side are narrower than those on the upstream side. A heat sink structure configured as a flow velocity increasing portion for increasing the flow velocity of a fluid.
前記流通路の全長にわたって同じ断面形状の山部および谷部を有するコルゲート型の板体を形成した後、
該板体をプレス加工することにより、前記ヒートシンクを形成する、ヒートシンクの製造方法。 A method for manufacturing a heat sink used in the heat sink structure according to any one of claims 1 to 3,
After forming a corrugated plate having peaks and valleys of the same cross-sectional shape over the entire length of the flow path,
A method of manufacturing a heat sink, wherein the heat sink is formed by pressing the plate.
前記流通路の全長にわたって同じ断面形状の山部および谷部を有するコルゲート型の板体を形成した後、
該板体を、山部の左右の側壁が下流側ほど大きく寄るようにプレス加工することにより、前記ヒートシンクを形成する、ヒートシンクの製造方法。 A method for manufacturing a heat sink used in the heat sink structure according to claim 3,
After forming a corrugated plate having peaks and valleys of the same cross-sectional shape over the entire length of the flow path,
A method of manufacturing a heat sink, wherein the heat sink is formed by pressing the plate so that left and right side walls of the ridges are shifted toward the downstream side.
前記流通路の全長にわたって同じ断面形状の山部および谷部を有するコルゲート型の板体を形成した後、
該板体を、下流側ほど隣接する山部同士、谷部同士を近づけるように変形させることにより、前記ヒートシンクを形成する、ヒートシンクの製造方法。 A method for manufacturing a heat sink used in the heat sink structure according to claim 4,
After forming a corrugated plate having peaks and valleys of the same cross-sectional shape over the entire length of the flow path,
A method for manufacturing a heat sink, wherein the heat sink is formed by deforming the plate so that adjacent peaks and valleys are brought closer to each other toward the downstream side.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021215222A JP2023098452A (en) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | Heat sink structure and manufacturing method of heat sink used for the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021215222A JP2023098452A (en) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | Heat sink structure and manufacturing method of heat sink used for the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023098452A true JP2023098452A (en) | 2023-07-10 |
Family
ID=87072007
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021215222A Pending JP2023098452A (en) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | Heat sink structure and manufacturing method of heat sink used for the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023098452A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117458042A (en) * | 2023-12-25 | 2024-01-26 | 长春众升科技发展有限公司 | Battery placement bin for new energy automobile |
-
2021
- 2021-12-28 JP JP2021215222A patent/JP2023098452A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117458042A (en) * | 2023-12-25 | 2024-01-26 | 长春众升科技发展有限公司 | Battery placement bin for new energy automobile |
CN117458042B (en) * | 2023-12-25 | 2024-05-14 | 长春众升科技发展有限公司 | Battery placement bin for new energy automobile |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7117928B2 (en) | Heat sinks for a cooler | |
JP5476585B2 (en) | Cooler | |
US20060289152A1 (en) | Heat exchange element and heat exchanger produced therewith | |
US11193722B2 (en) | Heat exchanger with multi-zone heat transfer surface | |
JP2008232592A (en) | Heat exchanger | |
WO2018012558A1 (en) | Laminated heat sink core | |
JP6303755B2 (en) | Exhaust heat exchanger | |
JP2009152455A (en) | Semiconductor cooling structure | |
JP2023098452A (en) | Heat sink structure and manufacturing method of heat sink used for the same | |
CN110849197B (en) | Inner fin of heat exchanger | |
US6942024B2 (en) | Corrugated heat exchange element | |
WO2020009157A1 (en) | Heat sink | |
US20160252311A1 (en) | Wavy Fin Structure and Flat Tube Heat Exchanger Having the Same | |
JP2011054778A (en) | Heat exchanger using comb-type radiation unit | |
JP2006349208A (en) | Heat exchanger | |
JP6895497B2 (en) | Rib heat exchanger and its manufacturing method | |
JP2010118497A (en) | Heat exchanger equipped with fin with louvers | |
JP5756332B2 (en) | heatsink | |
JP2009204182A (en) | Heat exchanger | |
JP2011003708A (en) | Heat exchanger using corrugated heat radiation unit | |
TWI588437B (en) | Heat dissipator and heat dissipating device | |
JP6243232B2 (en) | Method of manufacturing fin for heat exchanger, fin and heat exchanger | |
WO2019229180A1 (en) | A core of a heat exchanger comprising corrugated fins | |
JP5901416B2 (en) | Fin for heat exchanger, heat sink using the same, and method for manufacturing fin for heat exchanger | |
WO2019180762A1 (en) | Liquid-cooled cooler |